具有優(yōu)良剛性的增韌PA66的研究.pdf

1、聚已二酰已二胺(polyamide66,PA66),具有較高的剛性(拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量)、耐磨性、耐熱性、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)良的性能,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、儀器儀表、汽車和其他交通工具等領(lǐng)域。為了適應(yīng)多樣化使用性能的要求,國(guó)內(nèi)外對(duì)PA66的增韌、提高剛性進(jìn)行了許多富有成效的研究工作。隨著對(duì)使用性能要求的提高,PA66高性能化研究的熱點(diǎn)集中于使其韌性和剛性同時(shí)提高。
　　在總結(jié)分析PA66增韌、提高剛性機(jī)理及影響因素的基礎(chǔ)上,本工作

2、設(shè)計(jì)出韌性剛性同時(shí)顯著提高的改性PA66應(yīng)具有如下結(jié)構(gòu)特征:在PA66中引入可以提高剛性的填充劑的同時(shí),引入既能與PA66反應(yīng)、又能與剛性填充劑表面反應(yīng),還具有增韌且基本不引起剛性降低功能的多功能成分,在能效應(yīng)、熵效應(yīng)的“驅(qū)使”下,多功能成分既能分散于PA66中,提高基體的韌性,又能富集于PA66與剛性填充劑之間,構(gòu)筑成結(jié)合強(qiáng)度高的適度柔性的界面區(qū)。
　　這種結(jié)構(gòu)特征,避免了剛性界面易引發(fā)界而區(qū)基體樹脂微裂紋化;受到外力作用時(shí),能

3、在基體樹脂和剛性填充劑間很好的傳遞應(yīng)力,充分發(fā)揮剛性填充劑提高剛性和強(qiáng)度的作用;基體樹脂將以剪切屈服形變?yōu)橹?強(qiáng)韌的界面區(qū)能有效地終止剪切形變和銀紋化,具有很高的吸收沖擊能的能力。
　　基于此,本工作以聚丙烯、乙丙彈性體、丁苯彈性體、含有環(huán)氧官能團(tuán)的架橋劑(G)、輔助架橋劑(S)等為主要原料,采用“聚合橋連接和反應(yīng)性混配”的原理和技術(shù)研制出了反應(yīng)性增切母料(reactive toughening master batch,RTMB

4、),將PA66、RTMB和玻璃纖維(GF)經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融反應(yīng)共混,制備出了PA66/RTMB/GF復(fù)合材料。采用分級(jí)提取、紅外分析(IR)法、掃描電鏡(SEM)、偏光顯微鏡(PLM)、熱分析、力學(xué)性能測(cè)定等手段,對(duì)RTMB及PA66/RTMB、PA66/RTMB/GF復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,得出了如下主要結(jié)果和結(jié)論:
　　(1)RTMB由未反應(yīng)的PP、彈性體,PP、彈性體與架橋劑的接枝共聚物,PP、彈性體由架橋劑形成的

5、橋鏈連接的接枝共聚物,通過架橋劑的聚合橋鏈連接的PP、彈性體的交聯(lián)共聚物,架橋劑的均聚物和共聚物等組成。
　　(2)RTMB的含量對(duì)PA66/RTMB的力學(xué)性能有影響,當(dāng)PA66/RTMB組成為84/16時(shí)綜合力學(xué)性能最佳,拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量和懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度分別是PA66的90％、84％和308％。
　　(3)PA66/RTMB/GF復(fù)合材料中,RTMB中的壞氧官能團(tuán)與PA66分子鏈上的胺基、羧基以及GF表面的胺

6、基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),組分間形成了化學(xué)鍵連接;PA66基體與GF之間形成了適度柔性強(qiáng)的界面結(jié)合。
　　(4)PA66/RTMB/GF中PA66的熱結(jié)晶放熱峰起始溫度和峰項(xiàng)溫度比原料PA66的提高了1.1℃和1.1~5.5℃;隨著RTMB含量的增加,PA66的成核和結(jié)晶速率先增大后減小。GF能誘發(fā)PA66基體沿玻璃纖維表面形成橫晶。
　　(5)PA66/RTMB/EPDM/GF復(fù)合材料的力學(xué)性能與加工工藝密切相關(guān):和GF先與PA6

7、6復(fù)合再與RTMB、EPDM復(fù)合的兩步法,PA66先與RTMB、EPDM復(fù)合再與GF復(fù)合的兩步法相比,采用PA66、GF、RTMB、EPDM一步復(fù)合法制得的復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好;與螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min、120r/min的相比,螺桿轉(zhuǎn)速為90r/min時(shí)制得的復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好。
　　(6)GF含量為20％時(shí),隨著RTMB含量的增加,PA66/RTMB/GF復(fù)合材料的拉伸屈服應(yīng)力、彎曲彈性模量和懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度先